JP3005331B2 - 半導体装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業状の利用分野】本発明は、加圧接触型の半導体装
置に関し、特に、両電極ポスト間に加圧力が加えられな
い状態（以下、非加圧時と称する。）での半導体ペレッ
ト、その他の組立部品の外囲器内での位置ずれを防止し
た半導体装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、パワーエレクトロニクスの分野で
は、半導体装置の大容量化が進み、半導体ペレットの直
径も大きくなり、７０〜８０ｍｍφにも及ぶものがあ
る。このような大口径の半導体ペレットをモリブデン等
の熱膨張係数の異なる金属からなる温度補償板とアルミ
等を用いて固着・合金化させると、一般に約７０〜８０
μｍにも及ぶ反りが発生する。この状態で外囲器の両端
面に設けた電極ポスト間に加圧力を加えてた場合、圧接
が不十分となり、半導体装置の性能を十分に発揮させる
ことが困難であった。そこで、最近では半導体ペレット
と上記温度補償板とを固着・合金化させることなく、両
者を重ね合わせた状態で加圧・圧接する方法（アロイフ
リー型）が採用されている。このようなアロイフリー型
の半導体装置の構造例を図３に示す。 【０００３】図において、１は加圧接触型の制御電極を
有する半導体装置（サイリスタ）の全体を示す。この半
導体装置１は円筒状絶縁外囲器２を有し、この外囲器２
の両端面にアノード電極ポスト３とカソード電極ポスト
４とがそれぞれ対向配置されている。カソード電極ポス
ト４と円筒状絶縁外囲器２は、リング状薄板である可撓
板２２を介して固着されている。また、アノード電極ポ
スト３の外周には溶接フランジ５が固着され、この溶接
フランジ５と円筒状絶縁外囲器２の端面に固定した溶接
フランジ６とが重ね合わされ、その周縁部を溶接して最
終的に前記外囲器２の内部が気密封止される構造となっ
ている。 【０００４】また、上記外囲器２の内部には、その周縁
部に保護材７を付着させた半導体ペレット８が収納され
る。該保護材７は、前記外囲器２の内周面に接し、半導
体ペレット８の半径方向の位置決めをする役目を担って
いる。 【０００５】上記半導体ペレット８のカソード側（下面
側）主面中央部に形成したゲート電極（図示せず）に対
しては、図示のようにゲート電極ポスト９が配置されて
いる。この電極ポスト９の外周部にはゲートリード線１
０が固着され、このリード線１０は側方に引き出され、
円筒状絶縁外囲器２の外周の一部に設けたゲートパイプ
１１を介して外部に導出されている。 【０００６】さらに詳しくは、上記カソード電極ポスト
４の中央部に形成した凹所１２内に、キャップ状の絶縁
体１２が収められ、この絶縁体１２内に皿ばね等の弾性
体１４ａを介して上記ゲート電極ポスト９が挿入されて
いる。また、カソード電極ポスト４には、上記凹所１２
と連通する半径方向の溝１５が形成され、この溝１５に
前記のゲートリード線１０が挿入され、前述のようにゲ
ートパイプ１１を介して前記外囲器２の外部に引き出さ
れるように構成されている。 【０００７】上記半導体ペレット８のアノード側（上面
側）には、モリブデン等からなる温度補償板１６が固着
・合金化させることなく、独立した組立部品として配置
されている。また、上記半導体ペレット８のカソード側
（下面側）にも、その中央部にゲート電極ポスト９の逃
げ孔を設けた温度補償板１７が、銀板１８と共にそれぞ
れ独立した組立部品として挿入されている。 【０００８】上記の組立部品は、順次、円筒状絶縁外囲
器２内に挿入された後、溶接フランジ５付きのアノード
電極ポスト３が被せられ、溶接フランジ５と円筒状絶縁
外囲器２側の溶接フランジ６とが溶接され該外囲器２の
内部が気密封止される。 【０００９】上記のようにして組立てられた半導体装置
１は、最終的に図３の矢印Ａで示すように、外部から所
定の加圧力が両電極ポスト３，４に加えられ、加圧接触
型の半導体装置として使用されている。 【００１０】 【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体装置
１は、その半導体ペレット８の厚さが８００μｍ程度と
薄く、円筒状絶縁外囲器２及びその他の組立部品の寸法
精度等について十分な配慮をしても非加圧時には、該半
導体ペレット８がいずれか一方の電極ポスト３，４側へ
移動したり、各組立部品の半径方向の位置ずれが生じて
しまう。これらは上記溶接フランジ５のスプリング作用
のみの挟持では、その抑制が困難であった。また、上記
溶接フランジ５の溶接の際に生じる反り等により両電極
ポスト３，４間の間隔がさらに大きくなり、上記半導体
ペレット８の上下方向への移動及び半径方向の位置ずれ
が助長される等の解決すべき課題があった。 【００１１】本発明は、上記のような各課題を解決する
ためになされたもので、比較的簡単な構造で半導体ペレ
ット及びその他の組立部品の上下方向への移動及び半径
方向の位置ずれを防止し得る半導体装置を提供すること
を目的とするものである。 【００１２】 【問題点を解決するための手段】本発明の半導体装置
は、一方の電極ポストが可撓板を介して固着された円筒
状絶縁外囲器と、該外囲器内に収納された半導体ペレッ
ト、温度補償板及びゲート電極ポスト等の組立部品と、
前記一方の電極ポストと対向配置され、溶接フランジを
介して前記外囲器の他方の端面に固着された他方の電極
ポストとを有する加圧接触型の半導体装置において、上
記いずれか一方の電極ポストに凹部を形成し、該凹部内
に第１の弾性体と、絶縁体を介して第２の弾性体とを収
納し、前記第１の弾性体で組立部品を前記円筒状絶縁外
囲器内で仮固定すると共に、前記両電極ポストを加圧し
た時に、前記第２の弾性体で、前記半導体ペレットの表
面に形成されたゲート電極面に前記ゲート電極ポストを
所定の圧力で接触させるようにしたことを特徴とするも
のである。 【００１３】 【作用】本発明の半導体装置は、いずれか一方の電極ポ
ストに凹部を形成し、この凹部の中に第１、第２の弾性
体を収納し、第１の弾性体により半導体ペレット、その
他の組立部品を円筒状絶縁外囲器内で仮固定する。ま
た、第２の弾性体では、両電極ポストを外力で加圧した
時に、ゲート電極ポストを半導体ペレットのゲート電極
面に加圧接触させる。 【００１４】 【実施例】以下に、本発明の実施例を図１、図２に基づ
いて説明する。なお、図２は、図１の要部を拡大した断
面図である。また、図１は、図３に示した半導体装置１
の組立部品を逆組みしたものである。 【００１５】本発明では、ゲート電極ポスト９の中心部
に凹部９ａを形成し、この凹部９ａに第１の弾性体２０
として、例えばコイルスプリングを、キャップ２１を介
して挿入したことを特徴とするものである。そして、上
記弾性体２０のばね力は、外部からの加圧力Ｆに対して
無視できる程度に小さい値に設定する。 【００１６】その他の構成は、図３に示した半導体装置
１と略同様であるが、本発明では図３に示した半導体装
置１の組立部品の逆組みとするため、アノード電極ポス
ト３と円筒状絶縁外囲器２とがリング状薄板である可撓
板２２を介して固着されている。一方、カソード電極ポ
スト４の中央部に形成した凹部１２内には、キャップ状
の絶縁体１３が収められ、この絶縁体１３内に第２の絶
縁体１４として、例えば皿ばねを介して上記ゲート電極
ポスト９が挿入される。また、上記カソード電極ポスト
４には、前記凹所１２と連通する半径方向の溝１５が形
成され、該溝１５にゲートリード線１０が挿入され、前
記外囲器２外へ引き出される構造となっている。 【００１７】上記の構成で組立を完了した半導体装置１
は、両電極ポスト３，４間に加圧力が加えられない状態
でも、第１の弾性体２０により半導体ペレット８、温度
補償板１６をアノード電極ポスト３側に押圧しているの
で、それらの組立部品の移動が阻止される。 【００１８】一方、両電極ポスト３，４間に所定の加圧
力Ｆが加えられた場合、第１の弾性体２０のばね力は、
加圧力Ｆに対して無視できる程度に小さい値に設定され
ているので、各組立部品間が相互に密着する。 【００１９】また、第２の弾性体１４は、上記両電極ポ
スト３，４間に加圧力が加えられた際に、ゲート電極ポ
スト９を半導体ペレット８のゲート電極面に所定の加圧
力をもって接触させる。 【００２０】なお、上記の実施例では、第１の弾性体２
０の例として、コイルスプリング、第２の弾性体１４の
例として、皿ばねのみを示したが、勿論これに限定され
るものではなく、所定の弾性力を有するものであれば他
のものであっても良い。また、上記実施例では、半導体
ペレット８がサイリスタ構造であるものについて説明し
たが、トランジスタ構造のものについても容易に適用す
ることができる。さらに、図１及び図２では、図３に示
した半導体装置１の組立部品を逆組みしたものについて
示したが、勿論、図３のように組立てた半導体装置１に
対しても適用することができる。 【００２１】 【発明の効果】以上のように、本発明によれば、いずれ
か一方の電極ポストに凹部を形成し、この凹部にゲート
電極ポストを押圧する第２の弾性体と共に、第１の弾性
体を挿入して半導体ペレット、その他の組立部品を仮固
定できるようにしたので、概略以下のような効果を奏す
る。非加圧時においても、円筒状絶縁外囲器内で半導
体ペレットをはじめ、その他の組立部品の上下方向への
移動及び半径方向への位置ずれが効果的に防止される。
上記により、半導体装置の輸送時等における振動等
でそれらの組立部品が変形したり、損傷を受けたりする
おそれが回避でき、信頼性の高い半導体装置を提供する
ことが可能となる。上記移動が防止される結果、円筒
状絶縁外囲器及びその他の組立部品の寸法精度を極端に
高める必要がなくなり、この種の半導体装置の製造コス
トを低減することができる。第１の弾性体を収納する
凹部を他の電極ポストに設けることなく、第２の弾性体
を収納する同一電極ポスト内の凹部に共通して収納する
ようにしているので、当該他の電極ポスト面への加工が
一切不要ある。上記により、半導体ペレットと他の
電極ポストとの接触面積を減少させることがなくなり、
従って主電流が通過する面積を減ずることもなく、ま
た、放熱効果の点でも有利であり、これらを総合して信
頼性の高い半導体装置が得られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の実施例を示す半導体装置の縦断面図で
ある。 【図２】上記実施例における要部拡大断面図である。 【図３】従来の半導体装置の一例を示す縦断面図であ
る。 【符号の説明】 １ 半導体装置 ２ 円筒状絶縁外囲器 ３ アノード電極ポスト ４ カソード電極ポスト ５ 溶接フランジ ６ 溶接フランジ ７ 保護材 ８ 半導体ペレット ９ ゲート電極ポスト ９ａ 凹部 １０ ゲートリード線 １１ ゲートパイプ １２ 凹所 １３ 絶縁体 １４ 第２の弾性体 １４ａ 弾性体 １５ 溝 １６ 温度補償板 １７ 温度補償板 １８ 銀板 １９ 凹所 ２０ 第１の弾性体 ２１ キャップ２２ 可撓板

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 一方の電極ポストが可撓板を介して固着された円筒状絶
   縁外囲器と、該外囲器内に収納された半導体ペレット、
   温度補償板及びゲート電極ポスト等の組立部品と、前記
   一方の電極ポストと対向配置され、溶接フランジを介し
   て前記外囲器の他方の端面に固着された他方の電極ポス
   トとを有する加圧接触型の半導体装置において、 上記いずれか一方の電極ポストに凹部を形成し、該凹部
   内に第１の弾性体と、絶縁体を介して第２の弾性体とを
   収納し、前記第１の弾性体で前記組立部品を前記円筒状
   絶縁外囲器内で仮固定すると共に、前記両電極ポストを
   加圧した時に、前記第２の弾性体で、前記半導体ペレッ
   トの表面に形成されたゲート電極面に前記ゲート電極ポ
   ストを所定の圧力で接触させるようにしたことを特徴と
   する半導体装置。